EP4311029A1

EP4311029A1 - Federkraftklemmanschluss, leiteranschlussklemme und verfahren zur herstellung eines federkraftklemmanschlusses

Info

Publication number: EP4311029A1
Application number: EP23183934.1A
Authority: EP
Inventors: Tobias Dyck
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2023-07-06
Publication date: 2024-01-24
Also published as: DE102022118427A1; US20240030626A1; CN117438802A

Abstract

Die Erfindung offenbart einen Federkraftklemmanschluss (1) mit einer Stromschiene (2), die eine Stromschienenebene aufspannt und eine Durchgangsöffnung (3) hat, und mit einer Klemmfeder (15), wobei eine separate Hülse (4) mit einer Hülsenwand (5, 6, 7) vorhanden ist, die sich von einer Einmündung (E) zu einer Ausmündung (A) der Hülse (4) in eine Hülsenlängsrichtung erstreckt, wobei die separate Hülse (4) in Hülsenlängsrichtung quer zur Stromschienenebene in die Durchgangsöffnung (3) eingesetzt ist, wobei die Hülsenwand (5, 6, 7) eine äußere Umfangskontur hat, die im eingesteckten Zustand der Hülse (4) in die Durchgangsöffnung (3) an einer inneren Umfangskontur der Durchgangsöffnung (3) anliegt, und wobei die Hülse (4) mit der Stromschiene (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Federkraftklemmanschluss mit einer Stromschiene, die eine Stromschienenebene aufspannt und eine Durchgangsöffnung hat, und einer Klemmfeder.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Leiteranschlussklemme mit einem Isolierstoffgehäuse und einem Federkraftklemmanschluss in dem Isolierstoffgehäuse.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Federkraftklemmanschlusses.
Federkraftklemmanschlüsse werden zum Anklemmen elektrischer Leiter an eine Stromschiene mithilfe einer Klemmfeder genutzt. Damit kann der elektrische Leiter elektrisch leitend mit der Stromschiene verbunden und mechanisch durch die Federkraft an dem Federkraftklemmanschluss gehalten werden.
EP 1 391 965 B4 offenbart einen Federkraftklemmanschluss für einen elektrischen Leiter, bei dem die Stromschiene einen viereckigen Materialdurchzug hat, der einen von der Oberseite der Stromschiene durchgezogenen, ringförmig geschlossen Lochkragen mit Lochkrageninnenwandflächen hat. Ein solcher Materialdurchzug wird integral aus der aus flachem Blechmaterial gefertigten Stromschiene im Umformverfahren gefertigt. Dies ist technologisch anspruchsvoll, aufwendig und erfordert komplexe Werkzeuge.
Die Durchzugstechnik ist eine materialeffiziente und raumsparende Technologie.
DE 20 2012 103 987 A1 zeigt eine Stromschiene, welche aus einer doppelten Metallblechlage gebildet ist. Miteinander fluchtende Öffnungen der beiden Lagen bilden eine Art Durchzug für den elektrischen Leiter. Aus einer Lage kann eine Schlaufe herausgebogen und durch den Durchzug durchgeführt werden, um ein Anlageelement zu bilden.
DE 20 2019 104 688 U1 offenbart eine flache ebene Stromschiene mit einer Durchgangsöffnung, die von einem Lochkragen umgeben ist. Der Lochkragen ist als ein von der Stromschiene separates Bauteil ausgebildet und flächig unter der Stromschiene angeordnet. Durchgangslöcher im Lochkragen fluchten dabei mit Durchgangsöffnungen in der Stromschiene, um eine Öffnung zur Aufnahme einer Klemmfeder und zum Einstecken eines mit der Klemmfeder an der Stromschiene anzuklemmenden elektrischen Leiters zu bilden.
DE 10 2010 015 457 zeigt einen Federkraftklemmanschluss mit einer Stromschiene, die eine Leitereinstecköffnung hat. In die Leitereinstecköffnung der Stromschiene ist eine Klemmfeder eingesetzt, die sich mit einem Anlageschenkel an der Stromschiene abstützt. Zur Führung und Abstützung eines Betätigungselementes ist ein zusätzliches Führungselement vorgesehen, das benachbart zur Stromschiene angrenzend an die Klemmfeder angeordnet ist und von der Stromschiene und der durch die Leitereinstecköffnung definierten Ebene weg ragt. Dieses Führungselement wird von oben in Richtung der Leitereinführungsöffnung des Isolierstoffgehäuses gerichteten Oberseite der Stromschiene aufgesetzt. Auf der gegenüberliegenden Seite kann ein Materialdurchzug einstückig in der Stromschiene angeformt sein, um einen elektrischen Leiter durch die Klemmfeder an einer Klemmkante des Materialdurchzugs anzuklemmen.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Federkraftklemmanschluss, eine verbesserte Leiteranschlussklemme und ein Verfahren zur Herstellung eines Federkraftklemmanschlusses zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit dem Federkraftklemmanschluss mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit der Leiteranschlussklemme mit den Merkmalen des Anspruchs 20 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In die Durchgangsöffnung der Stromschiene kann eine separate Hülse eingesetzt werden. Die Hülse kann eine Hülsenwand haben, die sich von einer Einmündung zu einer Ausmündung der Hülse in eine Hülsenlängsrichtung erstreckt. Die separate Hülse wird dann in Hülsenlängsrichtung quer zur Stromschienenebene in die Durchgangsöffnung eingesetzt. Dabei kann die Hülsenwand eine äußere Umfangskontur haben, die im eingesteckten Zustand der Hülse in die Durchgangsöffnung an einer inneren Umfangskontur der Durchgangsöffnung anliegt.
Die in die Durchgangsöffnung eingesetzte separate Hülse wird mit der Stromschiene verbunden.
Damit können die Stromschiene und die Hülse zunächst als separate Bauteile unabhängig voneinander hergestellt werden. Dies vereinfacht den Fertigungsprozess und ermöglicht komplexere Geometrien. Zudem können unterschiedliche Materialien und/oder Materialbeschichtungen für die Stromschiene und die Hülse genutzt werden.
Das Anklemmen eines elektrischen Leiters erfolgt mithilfe einer Klemmstelle, die durch einen Klemmabschnitt der Klemmfeder und einem Klemmabschnitt der Hülse gebildet wird, um den elektrischen Leiter elektrisch leitend mit der Stromschiene zu verbinden und mechanisch an der Stromschiene festzuhalten.
Zum Anklemmen mehrerer elektrischer Leiter, die gegebenenfalls auch als Brückerelement oder dergleichen ausgebildet sein können, ist es denkbar, dass die Stromschiene mehrere Durchgangsöffnungen mit zugeordneter Klemmfeder hat. Diese können dabei jeweils mit einer eingesetzten Hülse versehen sein, sodass mindestens in eine der Durchgangsöffnungen eine Hülse eingesetzt ist.
In diesem Sinne ist der Begriff "ein" als unbestimmter Begriff und nicht als Zahlwort zu verstehen.
Die Hülse kann mit der Stromschiene gefügt werden. Die möglichen Fügeverfahren sind in der DIN-Norm 8593 definiert.
So kann die Hülse mit der Stromschiene kraftschlüssig verbunden sein. Hierzu kann die Hülse mit der Stromschiene verpresst sein.
Die Hülse kann mit der Stromschiene stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben.
Die Hülse kann mit der Stromschiene formschlüssig verbunden sein, beispielsweise durch einen Kragen an der Hülse, der an der Stromschiene anliegt, und/oder durch die Stromschiene untergreifende Rastvorsprünge oder durch eine Aufnahmekontur der Stromschiene in eine eingepasste Umfangskontur der Hülse.
Diese Fügeverfahren können dabei einzeln oder vorteilhaft auch in Kombination miteinander eingesetzt werden, um die Hülse mit der Stromschiene im Bereich der Durchgangsöffnung, in die die Hülse eingesetzt ist, zu verbinden.
So ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Hülse mithilfe eines Kragens formschlüssig auf der Stromschiene aufliegt und mit ihrer Hülsenwand mit der die Durchgangsöffnung begrenzenden Innenkante der Stromschiene verpresst ist. Damit wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung miteinander kombiniert.
Entsprechend sind auch die Kombination von Form- und Stoffschluss, von Kraft- und Stoffschluss und von Form-, Stoff- und Kraftschluss denkbar, um bei einem kompakten Aufbau und einfacher Fertigung eine zuverlässige Verbindung der Hülse mit der Stromschiene sicherzustellen. Dabei sollte nicht nur die mechanische Verbindung der Hülse mit der Stromschiene sichergestellt werden, sondern auch eine elektrische Verbindung, die einen möglichst geringen Übergangswiderstand zwischen dem Klemmabschnitt an der Hülse und der Stromschiene sicherstellt.
Durch ein Verpressen der Hülse mit der Stromschiene ist ein guter Stromübergang bei geringstmöglichem Übergangswiderstand erreichbar, der eine optimale Stromdichteverteilung von der Klemmstelle zur Stromschiene ermöglicht.
Die Hülse kann sich über einen Bereich von mindestens 180° an dem Innenumfang der Durchgangsöffnung entlang erstrecken. Dadurch ist sichergestellt, dass die Hülse ohne einen Bewegungsfreiheitsgrad in der Stromschienenebene formschlüssig in der Durchgangsöffnung aufgenommen ist. Sie kann durch die sich über mindestens 180° in der Durchgangsöffnung erstreckende Aufnahme in der Durchgangsöffnung an einem wesentlichen Teil der die Durchgangsöffnung begrenzenden Innenkanten befestigt werden.
So kann die Hülse einen im Querschnitt U-förmigen Rahmen mit zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenwänden und einer die Schmalseitenwände verbindenden Längsseitenwand bilden. Die Längsseitenwand kann hierbei länger als eine der Schmalseitenwände sein.
Bei einer rechteckförmigen Durchgangsöffnung kann der U-förmige Rahmen der Hülse damit an drei Seiten der Durchgangsöffnung, d. h. an den beiden Schmalseiten und einer Längsseite der Durchgangsöffnung anliegen und mit der Stromschiene in diesem Bereich der Längsseite und der beiden Schmalseiten verbunden werden. Wenn die Schmalseitenwände des U-förmigen Rahmens dann mit ihrer freien Stirnkante an der Längsseite der Durchgangsöffnung anliegen, die der Längsseitenwand des U-förmigen Rahmens gegenüberliegt, wird der U-förmige Rahmen in der rechteckförmigen Durchgangsöffnung formschlüssig gehalten.
Die rechteckförmige Durchgangsöffnung muss dabei keine im scharfen rechten Winkel verlaufenden Ecken haben. Vielmehr kann die rechteckige Durchgangsöffnung auch abgerundete Ecken haben oder als ovalförmige oder auch kreisförmige Durchgangsöffnung ausgebildet sein.
Die Hülse kann einen im Querschnitt rechteckigen Rahmen mit zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenwänden und zwei sich gegenüberliegenden Längsseitenwänden bilden. Die beiden sich gegenüberliegenden Längsseitenwände verbinden die Schmalseitenwände miteinander. Dabei können die einander gegenüberliegenden Enden einer Schmalseitenwand jeweils mit einem Endbereich der einander gegenüberliegenden Längsseitenwände verbunden sein, um auf diese Weise einem im Querschnitt rechteckigen Rahmen zu bilden, der dem Ausschnitt bzw. der Kontur der Durchgangsöffnung entspricht. Diese im Querschnitt rechteckige Hülse kann dann in die entsprechende rechteckförmige Durchgangsöffnung eingepasst werden.
Damit kann die Verbindung der Hülse mit der Stromschiene über eine Presspassung erfolgen.
Eine der Schmalseitenwände kann eine von der Einmündung an der Stromschienenebene zur Ausmündung hin zu der gegenüberliegenden Schmalseitenwand gerichtete Neigung haben. Diese geneigte Schmalseitenwand kann dann einen Klemmabschnitt zum Anklemmen eines elektrischen Leiters bereitstellen. Beispielsweise kann die freie untere Stirnkante der geneigten Schmalseitenwand eine Klemmkante zum Anklemmen des elektrischen Leiters bilden. Der elektrische Leiter wird dann mit dem Klemmabschnitt der Klemmfeder, der beispielweise ebenfalls als Klemmkante am freien Ende des Klemmschenkels gebildet werden kann, festgeklemmt. Mithilfe solcher Klemmkanten, die durch freie Stirnseiten der Hülse und der Klemmfeder gebildet werden, wird ein Herausziehen des elektrischen Leiters ohne Öffnung der Klemmfeder erschwert.
Die Hülse kann sich über einen Bereich von mindestens 360° an dem Umfang der Durchgangsöffnung entlang erstrecken. Damit grenzt die Hülse über den gesamten Umfang der Umfangskontur der Durchgangsöffnung an dieser an und ist in keinem Freiheitsgrad in eine Richtung auf die mit der Stromschiene mehr beweglich.
Die äußere Umfangskontur der Hülse kann über den gesamten Umfang der inneren Umfangskontur der Durchgangsöffnung entsprechen, wobei die Hülse über den gesamten Umfang an der Stromschiene anliegt. Damit wird die Hülse über die größtmögliche Fläche mit dem die Durchgangsöffnung begrenzenden Randbereich der Stromschiene zumindest formschlüssig verbunden. Zudem ist die Kontaktfläche zur Sicherstellung einer elektrisch leitenden Verbindung der Hülse mit der Stromschiene dadurch wesentlich verbessert.
Die Stromschiene kann eine größere Wandstärke als die Wandstärke der Hülsenwand haben. Damit sind sowohl die Stromschiene als auch die Hülse in fertigungstechnischer Hinsicht, im Hinblick auf die jeweiligen Stabilitätsanforderungen und ihre Funktion entsprechend ausgebildet und optimiert.
Die Hülsenwand kann in einem Abschnitt, der nicht zum Anklemmen des elektrischen Leiters durch die Klemmfeder an die Hülsenwand ausgebildet ist, einen sich in Hülsenlängsrichtung erstreckenden Trennschlitz haben. Dieser Trennschlitz kann sich beispielsweise durchgehend von der Einmündung zur Ausmündung der Hülse erstrecken. Damit kann die Hülse dann beim Einsetzen in die Durchgangsöffnung aufgeweitet werden, um so gegebenenfalls durch weitere Fügeverfahren mit der Stromschiene verbunden zu werden. Alternativ kann die Hülse auch gegenüber der Durchgangsöffnung in der Stromschiene aufgeweitet gefertigt werden, sodass die Hülse beim Einsetzen in die Durchgangsöffnung zusammengedrückt wird. Die Hülse kann dann beispielsweise durch eine elastische Federkraft in der Durchgangsöffnung gehalten werden.
Der Trennschlitz kann sich hierbei gegenüberliegend zu dem Abschnitt der Hülsenwand befinden, die zum Anklemmen des elektrischen Leiters ausgebildet ist.
Benachbart zu der Durchgangsöffnung kann eine Fixieröffnung angeordnet sein, die mit einem Kanal mit der Durchgangsöffnung verbunden ist. Die Hülse kann einen Fixiervorsprung mit einer der Umfangskontur der Fixieröffnung entsprechenden Fixierkontur haben. Der Fixiervorsprung kann mit einem in den Kanal einsetzbaren Steg mit der Hülsenwand verbunden sein. Die Fixieröffnung hat vorteilhafterweise quer zur Erstreckungsrichtung der Stromschiene eine größere Weite als der Kanal, welcher die Fixieröffnung mit der Durchgangsöffnung verbindet.
Damit wird benachbart zur Durchgangsöffnung ein weiterer puzzleartiger Formschluss in der Stromschiene mithilfe der Fixieröffnung geschaffen, in die ein Fixiervorsprung der Hülse eingesetzt wird. Dies erhöht die Verbindungsfläche der Hülse mit der Stromschiene.
An einer gemeinsamen Durchgangsöffnung können zwei einander gegenüberliegende Fixieröffnungen an einander gegenüberliegenden Randkanten der Durchgangsöffnung angeordnet sein. Die Hülse hat dann zwei sich gegenüberliegende und sich in entgegengesetzter Richtung voneinander erstreckende Stege mit daran angeformten Fixiervorsprüngen.
Damit wird die Hülse beidseits z. B. an den Schmalseiten der Durchgangsöffnung mit ihren Fixiervorsprüngen in einer jeweiligen Fixieröffnung formschlüssig gehalten und kann auch zusätzlich mittels Fügeverfahren, z. B. Verpressen, Verlöten, Verschweißen, Verkleben und dergleichen befestigt werden.
Die Stromschiene kann mehrteilig sein. Ein Ende eines jeweiligen Teils einer Stromschiene kann eine Fixieröffnung mit einem vom freien Ende zur Fixieröffnung führenden schmaleren Kanal vorhanden sein. Eine Hülse mit zwei sich gegenüberliegenden und sich in entgegengesetzte Richtungen voneinander erstreckenden Stegen mit daran angeformten Fixiervorsprüngen kann dann mit ihren Fixiervorsprüngen in die jeweilige Fixieröffnung eines Teils einer Stromschiene eingesteckt und dort mit dem jeweiligen Teil der Stromschiene verbunden werden. Damit wird an den Fixiervorsprüngen der Hülse eine integral mit der Hülse zusammengefügte Stromschiene gebildet, die aus mehreren separaten Teilen bestehen kann und mit einer diese Teile verbindenden Hülse zusammengefügt ist.
Dies erlaubt die Fertigung standardisierter Komponenten, die bedarfsweise zu einer gewünschten Form zusammengefügt werden können.
Die Hülse kann aus einem anderen Material als die Stromschiene gebildet sein. So kann die Stromschiene beispielweise aus einer Kupferlegierung hergestellt und unbeschichtet, teilweise beschichtet oder vollständig beschichtet sein. Die Stromschiene kann beispielsweise schmelzverzinnt werden. Die Hülse kann dann beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. Die Stromschiene kann beispielsweise aus einem im Vergleich zu einem Kupferwerkstoff kostengünstigeren Aluminiumwerkstoff hergestellt werden. Die Hülse kann dabei auch mit höherpreisigen Beschichtungswerkstoffen beschichtet werden, beispielsweise mit einer Silber- oder Goldbeschichtung. Durch die Nutzung einer separaten Hülse ist eine wesentlich geringere Beschichtungsfläche erforderlich als bei einer integral mit der Stromschiene hergestellten Hülse.
Durch unterschiedliche Arten von Hülsen, die an die jeweils vorgesehene Art des anzuschließenden Leiters, z. B. Kupfer- und Aluminiumleiter, angepasst sind, kann der Federkraftklemmanschluss mit einer einheitlichen Stromschiene durch Einsetzen einer jeweils geeigneten Hülse bedarfsweise vom Hersteller für die jeweilige Einsatzart angepasst werden. Dabei können unterschiedliche Einsatzarten mit einer gemeinsamen Stromschiene kombiniert werden.
Mithilfe separater Hülsen, die als standardisierte Einzelteile gefertigt werden, wird somit ein Baukastensystem bereitgestellt, das eine effiziente Herstellung von unterschiedlichen Arten von Federkraftklemmanschlüssen ermöglicht.
Die Außenfläche und/oder die Innenfläche der Stromschiene, welche die Durchgangsöffnung begrenzt, kann eine geprägte Oberflächenstruktur haben. Mithilfe solcher Prägungen, wie beispielsweise einer Riffelprägung, kann eine Pressverbindung zwischen Hülse und Stromschiene verbessert werden.
Die Herstellung eines oben beschriebenen Federkraftklemmanschlusses kann sehr effizient durch Ausstanzen oder Ausschneiden einer Durchgangsöffnung in der Stromschiene, Umformen eines Blechhalbzeugs zur Bildung einer Hülse mit einer Hülsenwand, die sich von einer Einmündung zu einer Ausmündung der Hülse in eine Hülsenlängsrichtung erstreckt, Einsetzen der Hülse in die Durchgangsöffnung der Stromschiene so, dass die Hülsenlängsrichtung quer zur Stromschiene ausgerichtet ist, und Fügen der Hülse mit der Stromschiene erfolgen. Das Fügen kann beispielsweise durch Einpressen, Verschweißen, Verlöten, Verrasten oder Verstemmen der Hülse mit der Stromschiene oder auch durch eine Kombination verschiedener dieser Fügeverfahren erfolgen.
Das Einpressen der Hülse in die Stromschiene kann nach einer in einem Stanz-/Biegeverfahren durchgeführten Herstellung der Stromschiene außerhalb des zur Herstellung der Stromschiene genutzten Stanz-/Biegewerkzeuges erfolgen. Das Verbinden der Hülse mit der Stromschiene kann beispielsweise vor der Montage der Stromschiene in ein Isolierstoffgehäuse vorgenommen werden.
Die Hülsen können aus einem Blechband im Umformprozess beispielsweise durch Stanz-/Biegeverfahren hergestellt und dann noch zusammenhängend in einem Bandmaterial-Halbzeug verarbeitet werden. Dieses bandförmige Halbzeug kann dann einem Fügeautomat zugeführt werden. Das Halbzeug der bandförmigen Hülsen kann auch als solches kontinuierlich einer Bandgalvanik zugeführt und dort beschichtet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 -: perspektivische Ansicht einer Stromschiene mit Durchgangsöffnungen und zwei unterschiedlichen separaten Hülsen;
Figur 2 -: Schnittansicht durch den Federraftklemmanschluss aus Figur 1;
Figur 3 -: Seiten-Schnittansicht einer Leiteranschlussklemme mit Isolierstoffgehäuse und Federkraftklemmanschluss;
Figur 4 -: perspektivische Ansicht der Hülse;
Figur 5 -: Frontansicht einer Ausführungsform einer Hülse;
Figur 6 -: Seiten-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Hülse;
Figur 7 -: Querschnittsansicht durch die Hülse aus Figur 4 und 5;
Figur 8 -: Seitenansicht der Hülse aus Figuren 4 bis 6;
Figur 9 -: Draufsicht auf die Hülse aus Figur 7;
Figur 10 -: perspektivische Ansicht einer zweiten Form einer Hülse;
Figur 11 -: Seiten-Schnittansicht durch die Hülse aus Figur 10;
Figur 12 -: Querschnittsansicht durch die Hülse aus Figur 10;
Figur 13 -: Draufsicht auf die Hülse aus Figur 10;
Figur 14 -: Draufsicht auf die Stromschiene mit Hülse aus Figur 1;
Figur 15 -: Seiten-Schnittansicht durch die Stromschiene aus Figur 1 und 14;
Figur 16 -: Draufsicht auf eine Stromschiene mit einer U-förmigen Hülse;
Figur 17 -: Seitenansicht der Stromschiene mit Hülse aus Figur 16;
Figur 18 -: Seitenansicht der Stromschiene mit U-förmiger Hülse aus Figur 16;
Figur 19 -: Draufsicht auf die U-förmige Hülse;
Figur 20 -: Querschnittansicht durch die Hülse aus Figur 19;
Figur 21 -: Seitenansicht der U-förmigen Hülse in den Innenraum hinein;
Figur 22 -: Seitenansicht der U-förmigen Hülse auf die Außenseiten-Längsseitenwand;
Figur 23 -: Querschnittsansicht einer Variante der U-förmigen in eine Stromschiene eingesetzten Hülse mit Kragen,
Figur 24 -: perspektivische Ansicht einer Stromschiene mit Durchgangsöffnung und daran angrenzenden Fixieröffnungen;
Figur 25 -: Draufsicht auf die Stromschiene aus Figur 24:
Figur 26 -: perspektivische Ansicht einer Hülse mit Fixiervorsprüngen;
Figur 27 -: Draufsicht auf die Hülse aus Figur 27;
Figur 28 -: Seitenansicht der Hülse aus Figur 26;
Figur 29 -: Seiten-Schnittansicht der Hülse aus Figur 26;
Figur 30 -: Vorderansicht der Hülse aus Figur 26;
Figur 31 -: Seiten-Schnittansicht der Stromschiene aus Figur 24 und 25 mit daran eingesetzter Hülse aus Figur 26;
Figur 32 -: Draufsicht auf die Stromschiene mit darin eingesetzter Hülse aus Figur 31;
Figur 33 -: Seitenansicht der Stromschiene mit darin eingesetzter Hülse aus Figur 31 und 32;
Figur 34 -: Seitenansicht einer mehrteiligen Stromschiene mit die Stromschienenteile verbindenden Hülsen;
Figur 35 -: Draufsicht auf die mehrteilige Stromschiene mit Fixieröffnungen an den Endbereichen und diese verbindenden Hülsen mit Fixiervorsprüngen.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Federkraftklemmanschlusses 1 mit einer Stromschiene 2, in die Durchgangsöffnungen 3 eingebracht sind. Die Durchgangsöffnungen 3 können, wie dargestellt, beispielsweise rechteckförmig sein, wobei die Ecken scharfkantig oder, wie dargestellt, abgerundet sein können.
In die Durchgangsöffnungen 3 sind Hülsen 4 eingesetzt, um einen Durchzug zum Anklemmen eines elektrischen Leiters zu schaffen, der von der dargestellten Oberseite durch den Innenraum der Hülse 4 hindurch nach unten eingesteckt und mit einer nicht dargestellten Klemmfeder an der Hülse 4 angeklemmt wird.
Die Hülsen 4 erstrecken sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über 360° des Umfangs der Durchgangsöffnung 3 herum und haben zwei einander gegenüberliegende Längsseitenwände 5 und quer dazu zwei sich jeweils gegenüberliegende Schmalseitenwände 6, 7. Die im Bild linke Schmalseitenwand 6 ist zur gegenüberliegenden Schmalseitenwand 7 hin geneigt, um auf diese Weise eine vorgestellte Klemmstelle zum Anklemmen eines elektrischen Leiters zu schaffen.
Weiterhin ist erkennbar, dass die Hülsen 4 jeweils einen nach außen herausstehenden Kragen 9 an ihrem Randbereich haben, die sich um den Umfang der Hülse 4 entlang erstrecken und den Randbereich der Durchgangsöffnung 3 im eingesteckten Zustand in der Stromschiene 2 überragen. Auf diese Weise wird die Hülse 4 formschlüssig in die Stromschiene 2 eingesetzt und wird mithilfe des Kragens 9 an der oberen Stromschienenebene der Stromschiene 2 gehalten.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass die Stromschiene 2 im oberen Randbereich der Durchgangsöffnung 3 eine Vertiefung bzw. Sicke hat, um den Kragen 9 aufzunehmen und die Hülse 4 formschlüssig und dennoch bündig mit der oberen Stromschienenebene der Stromschiene 2 abschließend an der Stromschiene 2 formschlüssig zu verbinden.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform, bei der die Hülse 4 in der Durchgangsöffnung 3 der Stromschiene 2 aufgenommen ist, wobei die Oberseite der Hülse 4 bündig mit der oberen Stromschienenebene abschließt. Der Kragen 9 grenzt dabei an der Innenkante der die Durchgangsöffnung begrenzenden Innenwand der Stromschiene 2 an.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 4 formschlüssig in der Durchgangsöffnung 3 aufgenommen und kraftschlüssig durch Verpressen mit der Stromschiene 2 verbunden.
Denkbar ist aber auch, dass die Hülse 4 stoffschlüssig beispielsweise mittels Verschweißen, Verlöten oder Verkleben mit der Stromschiene 2 verbunden ist. Dies kann mit einer Presspassung der Hülse 4 in der Stromschiene 2 kombiniert werden.
Erkennbar ist, dass durch die geneigt angeordnete Schmalseitenwand 6 eine vorstehende Klemmkante 10 geschaffen wird, an der ein elektrischer Leiter angeklemmt werden kann. Damit wird die Kontaktfläche des elektrischen Leiters an der Hülse 4 auf diese Klemmkante 10 konzentriert, sodass die durch eine Klemmfeder 15 auf den elektrischen Leiter ausgeübte Flächenpressung im Vergleich zu einer flächigen Anlage vergrößert ist.
Figur 3 zeigt eine Seiten-Schnittansicht einer Leiteranschlussklemme 11, in die ein Federkraftklemmanschluss 1 mit einer Stromschiene 2 mit mindestens einer daran eingesetzten Hülse 4 in ein Isolierstoffgehäuse 12 eingebaut ist. Erkennbar ist, dass das Isolierstoffgehäuse 12 eine zu der oberen Einmündung der Hülse 4 führende Leitereinführungsöffnung 13 hat.
Weiterhin ist eine Betätigungsöffnung 14 zur Aufnahme eines separaten Betätigungswerkzeuges oder eines in das Isolierstoffgehäuse 12 eingebauten Betätigungsorgans (z. B. Betätigungsdrücker oder Betätigungshebel) vorhanden, die zu einer Klemmfeder 15 führt. Die Klemmfeder 15 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als U-förmige Schenkelfeder mit einem Klemmschenkel 16, einen sich daran anschließenden Federbogen 17 und einen sich daran anschließenden Anlageschenkel 18 ausgebildet. Der Anlageschenkel 18 ragt in den Innenraum der Hülse 4 hinein und liegt an der Schmalseitenwand 7 an, die der geneigten Schmalseitenwand 6 mit der Klemmkante 10 gegenüberliegt.
Der Klemmschenkel 16 ragt ebenfalls in den Innenraum der Hülse 4 hinein und ist mit seinem freien, eine Klemmkante 10 bildenden Ende an der Schmalseitenwand 6 benachbart zur Klemmkante 10 positioniert.
Wenn nun ein elektrischer Leiter (nicht dargestellt) durch die Leitereinführungsöffnung 13 des Isolierstoffgehäuses 12 in den Innenraum der Hülse 4 hineingeführt und der Klemmschenkel 16 durch ein in die Betätigungsöffnung 14 eingeführtes Betätigungswerkzeug in Richtung Anlageschenkel 18 gegen die Federkraft verlagert wird, dann gelangt der elektrische Leiter zwischen die Schmalseitenwand 6 mit der Klemmkante 10 und das freie Ende des Klemmschenkels 16. Das freie Ende des Klemmschenkels 16 bildet zusammen mit der Klemmkante 10 der Schmalseitenwand 6 eine Klemmstelle für den elektrischen Leiter, der durch die Federkraft gegen die Schmalseitenwand 6 und insbesondere die Klemmkante 10 gedrückt wird.
Damit wird ein elektrisch leitender Kontakt des elektrischen Leiters mit der Hülse 4 und der mit dem elektrischen Leiter verbundenen Stromschiene 2 geschaffen. Zudem wird der elektrische Leiter mechanisch durch Federkraft fest an der Hülse 4 und der damit verbundenen Stromschiene 2 gehalten.
Figur 4 zeigt eine beispielhafte erste Ausführungsform einer Hülse 4 mit einem um dem Umfang um 360° umlaufenden Kragen 9, von dem sich zwei einander gegenüberliegende Längsseitenwände 5 und die beiden einander gegenüberliegenden Stirnseitenwände 6, 7 erstrecken. Es ist erkennbar, dass die Endbereiche der voneinander beabstandeten Längsseitenwände 5 jeweils mit einer Stirnseitenwand 6, 7 verbunden sind, die ebenfalls voneinander beabstandet sind, sodass eine im Querschnitt rechteckförmige Hülse 4 mit einem freien Innenraum gebildet ist.
Deutlich wird auch, dass die Schmalseitenwand 6 über einen Abschnitt schräg, d. h. geneigt zur gegenüberliegenden Schmalseitenwand 7 gestellt ist, um eine vorgestellte Klemmkante 10 zu schaffen.
Diese Klemmkante 10 kann in einer anderen Variante aber auch am unteren freien Ende der Schmalseitenwand 6 vorhanden sein. Die Schmalseitenwand 6 ist dann nicht wie dargestellt im unteren Innenbereich der Ausmündung wieder parallel zu der jeweiligen Schmalseitenwand 7 gestellt oder von dieser weg geneigt.
Figur 5 zeigt eine Seitenansicht der Hülse 4 aus Figur 4. Deutlich wird, dass der Kragen 9 seitlich von der Außenseite der Längsseitenwände 5 und in entsprechender Weise auch von den Schmalseitenwänden 6, 7 übersteht.
Beim Einsetzen der Hülse 4 in die Durchgangsöffnung 3 an der Stromschiene 2 liegen die Außenkanten des Kragens 9 an der den Durchbruch 3 begrenzenden Innenumfangskontur, d. h. der stirnseitigen Innenkante, an und können dort mit der Stromschiene 2 verbunden werden.
Die Abmessungen der Hülse 4 in dem sich an den Kragen 9 anschließenden Bereich (d. h. die Außenlänge und -breite der Hülsenwände unterhalb des Kragens) ist dann geringer als die entsprechenden Abmessungen des Durchbruchs 3. Es kann Spiel vorhanden sein oder bevorzugt eine Presspassung.
Figur 6 zeigt eine Längsschnittansicht der Hülse 4 aus Figur 4. Erkennbar ist, dass eine der Schmalseitenwände 6 in Richtung der gegenüberliegenden Schmalseitenwand 7 schräg gestellt ist, um eine vorgestellte Klemmkante 10 zu bilden. Der nach unten zur Ausmündung A weitergehende Abschnitt der geneigten Schmalseitenwand 6 ist dann von der gegenüberliegenden Schmalseitenwand 7 weg geneigt. Damit wird eine vorstehende Klemmkante 10 geschaffen.
Wenn nun ein elektrischer Leiter von dem Einlass E zum Auslass A eingesteckt wird, kann dieser an dieser Klemmkante 10 anliegen und dort angeklemmt werden.
Deutlich wird auch, dass der Kragen 9 im Bereich des Einlasses E der Hülse 4 über die Kontur der sich daran anschließenden Schmalseitenwände 6, 7 übersteht. Dieser Randbereich 9 hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine größere Materialdicke als die sich daran anschließenden Schmalseitenwände 6, 7 und Längsseitenwände 5. Dies ist für eine kraftschlüssige Verbindung beispielsweise durch Verpressen mit der Stromschiene 2 von Vorteil.
Erkennbar ist weiterhin, dass die Innenflächen des Kragens 9 zum Einlass E hin schräg nach außen zu laufen, um auf diese Weise einen Einführtrichter zum Einführen eines elektrischen Leiters auf der linken Seite und einen Aufnahmeraum für den Anlageschenkel 18 der Klemmfeder 15 zu bilden.
Figur 7 zeigt eine Querschnittsansicht der Hülse 4 aus Figur 4, aus der der Überstand des Kragens 9 über die Außenseite der Längsseitenwände 5 ebenso hervorgeht wie die nach außen zur Einmündung hin vorgesehene Schrägstellung der Innenseite des Kragens 9.
Die einander gegenüberliegenden Längsseitenwände 5 und die einander gegenüberliegenden Schmalseitenwände 6, 7 erstrecken sich vom Kragen 9 am Einlass E in Hülsenlängsrichtung zum Auslass A. Die Hülsenlängsrichtung ist in der Darstellung in Figur 7 von oben nach unten gerichtet.
Figur 8 zeigt eine Seitenansicht der Hülse 4 aus Figur 4. Erkennbar ist, dass sich die Hülsenwände 5, 6, 7 vom Kragen 9 im Bereich des Einlasses E zum Auslass A nach unten in Hülsenlängsrichtung erstrecken.
Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf die Hülse 4 aus Figur 4. Deutlich wird, dass der Kragen 9 eine größere Materialbreite hat als beispielsweise die Schmalseitenwand 7 auf der rechten Seite, aber auch als die geneigte Schmalseitenwand 6, die mit der vorstehenden Klemmkante 10 zum Anklemmen eines elektrischen Leiters vorgesehen ist.
Erkennbar ist weiterhin, dass die Hülse 4 rechteckförmig ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ecken abgerundet, können aber auch weniger stark abgerundet bis scharfkantig (90°-Ecken) sein.
Figur 10 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Hülse 4. Diese ist mit der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen vergleichbar. Zusätzlich ist allerdings in der Schmalseitenwand 7, die der vorgestellten Klemmkante 10 der gegenüberliegenden Schmalseitenwand 6 gegenüberliegt, ein Trennschlitz 8 vorgesehen. Dieser erstreckt sich von der Einmündung E zur Ausmündung A und ist in Hülsenlängsrichtung durchgehend durch die Schmalseitenwand 7 ausgebildet. In anderen Varianten ist es aber auch denkbar, dass der Trennschlitz 8 nicht durchgehend ist, sondern sich nur über einen Teil der Hülsenlängsrichtung vom Kragen 9 zur gegenüberliegenden Ausmündung hin erstreckt.
Vorteilhaft ist dabei allerdings, wenn sich der Trennschlitz 8 mindestens im Bereich des Kragens 9 befindet. Dann kann die Hülse 4 für eine kraftschlüssige Verbindung durch Verpressen im Bereich des Kragens 9 einfacher aufgeweitet werden. Oder die Hülse wird aufgeweitet gefertigt und beim Montieren zusammengedrückt, wodurch eine Klemmkraft erzeugt wird.
Figur 11 zeigt eine Längsschnittansicht durch die Hülse 4 aus Figur 10. Erkennbar ist, dass in dem Schnitt die linke, geneigte Schmalseitenwand 6 mit der Klemmkante 10 durchgängig ist, während die gegenüberliegende rechte Schmalseitenwand 7 durch den Trennschlitz 8 aufgetrennt ist. Figur 11 lässt in dem Schnitt die Sicht auf die den Trennschlitz 8 begrenzende Stirnseite der rechten aufgeschlitzten Schmalseitenwand 7 erkennen.
Figur 12 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Hülse 4 aus Figur 10 und 11 mit Blick auf die Schmalseitenwand 7 mit dem Trennschlitz 8. Deutlich wird, dass der Trennschlitz 8 von der Einmündung E der Hülse 4 bis zur Ausmündung A über die gesamte Hülsenlängsrichtung durchgeht und damit die Schmalseitenwand 7 in zwei Teile auftrennt.
Im Übrigen kann die Hülse 4 wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ausgestaltet sein. Sie kann aber auch in konstruktiven Details modifiziert sein. Der Trennschlitz 8 ist vorzugsweise mittig zwischen den Längsseitenwänden 5 in der Schmalseitenwand 7 angeordnet, kann allerdings auch außermittig vorgesehen werden.
Figur 13 zeigt eine Draufsicht auf die Hülse 4 aus Figuren 10 bis 12. Deutlich wird, dass der Trennschlitz 8 die rechte Schmalseitenwand 7 in zwei Teile aufteilt. Hingegen ist die linke gegenüberliegende Schmalseitenwand 6, die zum Anklemmen eines elektrischen Leiters vorgesehen ist, durchgängig, wodurch die Hülse 4 immer noch einteilig ist.
In einer denkbaren abgewandelten Ausführung kann der Trennschlitz 8 sich auch über einen größeren Bereich der Schmalseitenwand 7 erstrecken, bis hin zu einer Ausführung, in der sich der Trennschlitz über die gesamte Schmalseitenwand 7 erstreckt, sodass diese Schmalseitenwand vollständig entfällt. Bei einer derartigen Ausführung sind dann nur noch die Längsseitenwände 5 und die Schmalseitenwand 6, an welcher die Klemmkante 10 ausgebildet ist, vorhanden.
Figur 14 zeigt eine Draufsicht auf den Federkraftklemmanschluss 1 aus Figur 1 mit der Stromschiene 2 und drei in Längsrichtung der Stromschiene 2 nebeneinander angeordneten Durchgangsöffnungen 3. In der mittleren Durchgangsöffnung ist die Ausführungsform der Hülse 4 aus Figur 4 und in der rechten Durchgangsöffnung 3 die zweite Ausführungsform der Hülse 4 aus Figur 10 eingesetzt. Dabei ist bei der rechten Hülse 4 der Trennschlitz 8 deutlich erkennbar.
Figur 15 zeigt eine Seiten-Schnittansicht durch den Federkraftklemmanschluss 1 aus Figur 14.Dabei wird deutlich, dass die Hülse mit ihrem Kragen 9 jeweils bündig durch Presspassung in die Durchgangsöffnung 3 eingesetzt und auf diese Weise kraftschlüssig mit der Stromschiene 2 verbunden ist.
Erkennbar ist auch, dass sich die Hülse 4 mit ihrem Randbereich bzw. Kragen 9 von der oberen Stromschienenebene im Bereich der Einmündung E in Hülsenlängsrichtung quer zur Stromschienenebene durch den Durchbruch 3 und weiter nach unten erstreckt. Damit ist die durch die Ein- und Ausmündung E, A definierte Hülsenrichtung senkrecht zur Stromschienenebene der Stromschiene 2 ausgerichtet.
Unter quer und senkrecht wird ein Winkel verstanden, der im Wesentlichen 90° mit einer Toleranz ist, die beispielsweise ± 10° betragen kann. Das senkrechte Einsetzen der Hülse 4 in die Stromschiene 2 in Bezug auf die Stromschienenebene (quer) erfordert keine exakte senkrechte Ausrichtung mit einem Winkel von 90° zur Stromschienenebene.
Figur 16 lässt einen Federkraftklemmanschluss 1 mit einer Stromschiene 2 und einem anderen Ausführungsbeispiel der Hülse 4 erkennen. Diese ist im Querschnitt bzw. in der Draufsicht U-förmig ausgestaltet und hat eine Längsseitenwand 5 und zwei sich einander gegenüberliegende Schmalseitenwände 6, 7. Dabei ist eine der Schmalseitenwände 6 wieder (optional) gegen die gegenüberliegende Schmalseitenwand 7 geneigt, um eine Klemmkante 10 auszubilden.
Diese Hülse 4 erstreckt sich nunmehr mit zwei 90°-Abwinkelungen der Hülsenwände 5, 6, 7 in einem Winkel von 180° über den Umfang der Durchgangsöffnung 3 der Stromschiene 2.
Die Längen der Schmalseitenwände 6, 7 sind dabei so bemessen, dass die Hülse 4 auf einer der Durchbruch 3 begrenzenden Längsseiten-Innenkante der Stromschiene 2 anliegt und sich die Schmalseitenwände 6, 7 dann so weit zu den gegenüberliegenden Längsseiten-Innenkante erstrecken, dass diese dort anliegen. Damit wird die Hülse 4 wiederum formschlüssig vorzugsweise durch eine Presspassung mit den Innenkanten der Stromschiene 2, die den Durchbruch 3 begrenzen, verbunden, indem diese dort zumindest teilweise durch Presspassung anliegen.
Die Verbindung kann aber auch durch Stoffschluss beispielsweise durch Verschweißen erfolgen. Ein solcher Stoffschluss kann den dargestellten Kraftschluss durch die Presspassung auch zusätzlich unterstützen. Die Hülse 4 kann aber auch mit Spiel in der Durchgangsöffnung 3 angeordnet und lediglich durch Stoffschluss mit der Stromschiene 2 verbunden werden.
Figur 17 zeigt eine Seitenansicht des Federkraftklemmanschlusses 1 aus Figur 16. Dabei ist erkennbar, dass sich die Hülse 4 vom Einlass E zum Auslass A in Hülsenlängsrichtung senkrecht zur Stromschienenebene der Stromschiene 2 erstreckt, sodass die Hülsenwände 5, 6, 7 zum Auslass A nach unten aus der Stromschiene 2 herausragen.
Figur 18 zeigt eine gedrehte Seitenansicht mit Blick auf den Innenraum der Hülse 4. Dort wird deutlich, dass die Stirnkante der einander gegenüberliegenden Schmalseitenwände 6, 7 eine Fläche bilden, die im nicht sichtbaren Teil an der den Durchbruch 3 begrenzenden Innenkante der Längsseite des Durchbruchs 3 anliegt.
Figur 19 zeigt eine Draufsicht auf die U-förmige Hülse 4.Wiederum ist erkennbar, dass die Hülse 4 im oberen Bereich an dem Kragen 9 mit einer größeren Materialbreite hat als die Materialbreite der Schmalseitenwände 6, 7 und der Längsseitenwand 5.
Dies ist noch deutlicher aus der Querschnittsansicht der Figur 20 erkennbar. Dabei ist auch sichtbar, dass der Kragen 9 zur Außenseite der Hülsenwände, wie beispielsweise der Längsseitenwand 5, übersteht. Dies ist allerdings nur optional.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Außenseite des Kragens 9 aber auch mit der Außenseite der Hülsenwände 5, 6, 7 fluchten.
Figur 21 zeigt eine gedrehte Seitenansicht der Hülse 4 mit Blick auf die Stirnseiten der einander gegenüberliegenden Schmalseitenwände 6, 7. Deutlich wird, dass die linke Schmalseitenwand 6 zum Anklemmen eines elektrischen Leiters ausgebildet ist und hierzu zur gegenüberliegenden Stirnseitenwand 7 hin geneigt ist.
Die gegenüberliegende Stirnseitenwand 7 erstreckt sich hingegen quer zu der von dem Kragen 9 aufgespannten Ebene der Hülse 4 in Hülsenlängsrichtung.
Figur 22 zeigt eine Seitenansicht der Hülse 4 aus der Figur 21 und mit Blick auf die einzige Längsseitenwand 5, die an ihrem linken und rechten Ende jeweils mit einer Stirnseitenwand 6, 7 verbunden ist. Diese Stirnseitenwände 6, 7 ragen dabei quer von der Ebenen der Längsseitenwand 5 in Blickrichtung ab.
Figur 23 zeigt eine Querschnittsansicht eines Federkraftklemmanschlusses 1 mit in dem Durchbruch 3 einer Stromschiene 2 eingesetzten U-förmigen Hülse 4.
Erkennbar ist, dass der Kragen 9 auf der rechten Seite auf der den Durchbruch 3 begrenzenden Innenkante der Stromschiene 2 anliegt. Auf der Seite, die der Längsseitenwand 5 gegenüberliegt, grenzen die Stirnseiten der Schmalseitenwände 6, 7 an der Innenkante der Stromschiene 2 an, die den Durchbruch 3 begrenzt. Damit wird die Hülse 4 wiederum mit einer Presspassung formschlüssig in der Stromschiene 2 aufgenommen. Sie ist in der Erstreckungsrichtung der Stromschienenebene, d. h. vorliegend in Blickrichtung und quer nach links und rechts formschlüssig gehalten.
Ein Herausrutschen der Hülse 4 nach oben oder unten kann durch eine Presspassung, d. h. durch Einpressen und Reibschluss, verhindert werden.
Denkbar ist, dass eine Bewegung in dem Freiheitsgrad der Hülsenlängsrichtung, d. h. von der Einmündung zur Ausmündung quer zur Stromschienenebene der Stromschiene 2 ein weiterer Formschluss geschaffen wird. Dies kann durch die Stromschiene 2 über- und/oder untergreifende Erhebungen an den Seitenwänden 5, 6 und/oder 7 realisiert werden. Es kann noch eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung durch Schweißen, Löten, Kleben und dergleichen vorgesehen sein.
Figur 24 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stromschiene 2 mit einer Durchgangsöffnung 3, an die sich in Längsrichtung jeweils eine Fixieröffnung 20 anschließt. Die Fixieröffnung 20 ist in dem dargestellten Beispiel auf den einander gegenüberliegenden Schmalseiten der Durchgangsöffnung 3 vorhanden. Sie ist eine verbreitete Bucht, die durch einen schmaleren Kanal 21 in die Durchgangsöffnung 3 übergeht.
Auf diese Weise kann die Hülse 4 mit einem verbesserten Formschluss mit der Stromschiene 2 verbunden werden.
Figur 25 zeigt eine Draufsicht auf die Stromschiene 2 aus Figur 24. Erkennbar ist, dass die Stromschiene 2 sich in Längsrichtung erstreckt und eine Breite hat, die wesentlich schmaler als die Längserstreckung ist. Die Fixieröffnungen 20 sind dabei rechteckförmige Öffnungen, die sich quer zur Längserstreckungsrichtung zu ihrer Längsrichtung erstrecken. Diese rechteckförmigen Fixieröffnungen 20 sind dann über einen schmalen Kanal 21 mit der Durchgangsöffnung 3 verbunden.
Andere Konturen der Fixieröffnung 20 und des Kanals 21 sind gleichermaßen möglich wie mehreckige oder kreisförmige Fixieröffnungen.
Figur 26 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Hülse 4 mit Fixiervorsprüngen 22, die über einen Steg 23 mit dem Kragen 9 der Hülse 4 verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei voneinander weg weisende Stege 23 mit sich daran anschließenden Fixiervorsprüngen 22 vorhanden. Die Konturen der Fixiervorsprünge 22 mit den Stegen 23 entsprechen den Konturen der Fixieröffnungen 20 und des Kanals 21, sodass die Fixiervorsprünge 22 mit dem Steg 23 jeweils über eine zugeordnete Fixieröffnung 20 mit Kanal 21 passend eingesetzt werden können.
Im Übrigen ist die Hülse 4 in der Art ausgestaltet, wie sie bei der vorherigen Ausführungsbeispielen schon beschrieben wurde.
Figur 27 zeigt eine Draufsicht auf die Hülse 4 mit den beiden sich voneinander weg in Längsrichtung erstreckenden Fixiervorsprüngen 22, die über jeweils einen Steg 23 mit dem Kragen 9 der Hülse 4 verbunden sind.
Figur 28 zeigt eine Seitenansicht der Hülse 4 mit den weiteren Fixiervorsprüngen 22 und den zwischen jeweils einem Fixiervorsprung 22 und dem Kragen 9 befindlichen schmaleren Steg 23.
Figur 29 zeigt eine Seiten-Schnittansicht durch die Hülse 4 aus Figuren 26 bis 28. Deutlich wird, dass sich der Kragen 9 durch die sich daran anschließenden Stege 23 und die Fixiervorsprünge 22 in Längsrichtung, in der Blickrichtung von rechts nach links und umgekehrt, weiter erstreckt als bei den zuerst beschriebenen Ausführungsformen der Hülse 4.
Erkennbar ist weiterhin, dass sich die Hülsenwände 5, 6, 7 quer zur durch den Kragen 9 und die sich daran anschließenden Stege 23 und Fixiervorsprünge 22 gebildeten aufgespannten Ebene von der Einmündung E zur Ausmündung A weg erstrecken.
Figur 30 zeigt eine Frontansicht auf die Schmalseitenwand 6 mit dem Kragen 9 und dem sich daran anschließenden Fixiervorsprung 22. Erkennbar ist, dass die Breite des Fixiervorsprungs 22 kleiner als die Gesamtbreite der Hülse 4 ist, die durch die Außenkanten des Kragens 9 bestimmt wird.
Figur 31 zeigt einen Federkraftklemmanschluss 1 mit Stromschiene 2 und daran eingesetzter Hülse 4 der vorher beschriebenen, entsprechend in Figur 29 gezeigten Art. Erkennbar ist, dass die Fixiervorsprünge 22 wiederum formschlüssig in die Fixieröffnungen 20 der Stromschiene 2 aufgenommen sind und sich die Hülsenwände 5, 6, 7 von der Einmündung E zur Ausmündung A quer zur Ebene der Stromschiene 2 und der Fixiervorsprünge 22 nach unten aus der Ebene der Stromschiene 2 heraus erstrecken.
Figur 32 zeigt eine Draufsicht auf den Federkraftklemmanschluss 1 aus Figur 31. Dabei ist die Hülse 4 mit ihrem Kragen 9 in den Durchbruch 3 eingepasst. Zudem sind die sich in Längsrichtung daran anschließende Stege 23 mit ihren Fixiervorsprüngen 22 in die Kanäle 21 und die Fixieröffnungen 20 eingepasst. Die Fläche zur Verbindung der Hülse 4 mit der Stromschiene 2 wird auf diese Weise deutlich im Vergleich zu zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen vergrößert. Damit kann die Hülse 4 noch sicherer reibschlüssig mit der Stromschiene 2 gehalten werden. Alternativ kann die Verbindung zwischen der Stromschiene 2 und der Hülse 4 auch leidglich über die Fixieröffnungen 20 und die Fixiervorsprünge 22 erfolgen, sodass die Hülse 4 keinen Kontakt zur Innenumfangswandung der Durchgangsöffnung 3 hat oder ohne bzw. ohne wesentliche Presskraft an der Innenwandung der Durchgangsöffnung 3 anliegt.
Figur 33 zeigt eine Seitenansicht des Federkraftklemmanschlusses 1 aus Figur 32 mit Stromschiene 2 und daran eingesetzter Hülse 4. Die Einpassung der Hülse 4 durch die Fixiervorsprünge 22 ist in der Seitenansicht nicht mehr zu erkennen.
Figur 34 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform mit mehrteiliger Stromschiene 2. Diese besteht aus mehreren separaten Stromschienenteilen 2.1, 2.2, 2.3, wobei zwei Teile 2.1 und 2.2 bzw. 2.2 und 2.3 einer Stromschiene 2 jeweils durch eine Hülse 4 miteinander verbunden werden. Die Hülse 4 wird dann an den Schmalseiten mit der Stromschiene 2 verbunden. Hierzu wird die Hülse 4 mit den freien Enden eines jeweiligen Teils 2.1, 2.2, 2.3 einer Stromschiene 2 gefügt. Dies kann wiederum durch form- und kraftschlüssige Verbindungen mittels eines Fixiervorsprungs 22 erfolgen, der mit einem Steg 23 an dem Kragen 9 der Hülse 4 angeformt ist. Die Breite der Hülse 4 entspricht dabei im Wesentlichen der Breite der Stromschiene 2. Hierzu ist vorteilhaft der Kragen 9 der Hülse in Breitenrichtung verbreitert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Mehrfach-Federkraftklemmanschluss 1 mit zwei Hülsen 4 gezeigt, dessen zum Anklemmen des elektrischen Leiters vorgesehenen Schmalseitenwände 6 voneinander weg weisen. Die gegenüberliegenden Schmalseitenwände 7 sind benachbart zueinander angeordnet. Damit können auf zwei Seiten aus jeweils gegenüberliegenden Richtungen elektrische Leiter eingesetzt und angeklemmt werden, wie dies beispielsweise bei Reihenklemmen üblich ist. Es sind allerdings auch Mehrfach-Federkraftklemmanschlüsse mit mehr als zwei Hülsen 4 denkbar.
Ein solcher Mehrfach-Federkraftklemmanschluss 1 kann im Modulbauprinzip aus jeweils unterschiedlichen Teilen zusammengesetzt werden. Die Teile 2.1, 2.2, 2.3 Stromschiene 2 können dabei nach Bedarf geformt sein, sodass unterschiedliche gekrümmte und ausgerichtete Federkraftklemmanschlüsse aus einem Modulbaukasten bedarfsweise zusammengesetzt werden.
Figur 35 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiteranschlussklemme 11 in Explosionsdarstellung. Erkennbar ist, dass die separaten Teile der Stromschiene 2 jeweils an mindestens einem Endbereich verbreiterte Fixieröffnungen 20 mit daran hineinführenden Kanälen 21 aufweisen. Die Kanäle 21 sind dabei zum schmalen Ende des Stromschienenteils 2 hin offen.
Ein Stromschienenteil 2 kann nur auf einer Seite, d. h. an einem Ende, eine Fixieröffnung 20 mit hineinführendem Kanal 21 haben. Denkbar ist aber auch, dass ein Stromschienenteil 2 an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils eine Fixieröffnung 20 mit herausragendem schmalerem Kanal 21 hat.
Die mit Fixiervorsprüngen 22 versehenen Hülsen 4, wie sie mit Bezug insbesondere auf Figur 26 bis 30 beschrieben wurden, können nun mit jeweils einem Ende mit einem Teil einer Stromschiene 2 verbunden werden. Hierbei werden die Fixiervorsprünge 22 mit sich daran anschließenden Stegen 23 durch Presspassung in die zugeordnete Fixieröffnung 20 und den zugehörigen Kanal 21 eines Teils einer Stromschiene 2 eingepresst.
Wiederum ist denkbar, die Fixiervorsprünge 22 mit Spiel in die Fixieröffnungen 22 einzusetzen und auch bei dem Steg 23 ein Spiel zu den Kanalwänden des Kanals 21 vorzusehen. Dann kann die Verbindung der Hülse 4 mit einem Teil der Stromschiene 2 beispielsweise durch stoffschlüssiges Fügen erfolgen (z. B. Schweißen, Löten und dergleichen).
Auch bei dieser Variante ist eine Verbindung durch weiteren Formschluss in Richtung des Freiheitsgrads quer zur Stromschienenebene der Stromschiene 2, d. h. in Blickrichtung der Figur 35, denkbar. Hierzu könnte ein Anschlag zur Oberseite der Stromschiene 2 gebildet werden. Denkbar ist es, an der Unterseite einen Anschlag durch einen nach dem Einsetzen ausgeformten Vorsprung oder durch eine Rastverbindung zu bilden. Es kann auch ein Anschlag an der Hülse 4 durch einen Vorsprung bzw. ein Rastelement vorhanden sein, der sich beim Einsetzen temporär verschiebt und dann wieder elastisch in eine Anschlagstellung zurückfedert.
Für das Einpressen der Hülse 4 in die Durchgangsöffnung 3 der Stromschiene 2 ist eine exakte, gratfreie Herstellung der zu verpressenden Flächen vorteilhaft. Durch eine Riffelung kann die Anforderung zum Einpressen reduziert werden. Die Randstege der Stromschiene 2 und der Kragen 9 der Hülse 4 müssen eine hinreichende Wandstärke haben, um beim Einpressen nicht zu verbiegen. Daher ist es vorteilhaft, lediglich eine Presspassung vorzusehen oder die Hülse 4 mit Spiel in die Durchgangsöffnung 3 einzubringen und die Hülse 4 mit der Stromschiene 2 stoffschlüssig beispielsweise durch Laserverschweißen zu verbinden.
Die beschriebenen Hülsen 4 können nun als standardisierte Einzelteile angefertigt oder als Komponente eines Baukastensystems verwendet werden. Dabei können einfachere und kostengünstigere Werkzeuge genutzt werden, da nicht mehr die gesamte Leiteranschlussgeometrie mit Werkzeug hergestellt werden muss, sondern nur noch eine Hülse 4 in eine Stromschiene 2 eingebaut werden muss. Die Hülse 4 kann dabei als Schüttgut zugeführt werden.
Die Außenfläche der Hülse 4 und die Innenfläche der beispielsweise ausgestanzten Durchgangsöffnung 3 der Stromschiene 2 können als miteinander zu verpressende Flächen genutzt werden, wodurch für das Verpressen vorhandene Geometrien verwendet werden können. Dies reduziert die Komplexität der Bauteile.
Die Stromschiene 2 muss nicht mehr als Ganzes beschichtet werden, sondern kann unbeschichtet bleiben oder schmelzverzinnt sein. Dadurch kann die gefertigte Stromschiene 2 direkt der Montage ins Isolierstoffgehäuse 12 zugeführt werden.
Die Stromschiene 2 kann aus einem anderen Material als die Hülse 4 bestehen, beispielsweise aus Aluminium zur Kostensenkung.
Bei der Gestaltung der Stromschiene 2 muss nicht mehr die Herstellbarkeit der Durchzüge berücksichtigt werden. Dadurch kann die Stromschiene 2 aus einem deutlich dickeren oder dünneren Blech hergestellt werden, als wenn ein Durchzug integraler Bestand der Stromschiene 2 ist und mit dieser einstückig gefertigt wird.
Die Stromschiene 2 kann durch die separate Hülse 4 mit bislang zur Herstellung komplexer Geometrie ungeeigneten Fertigungstechnologien gefertigt werden, beispielsweise durch selektives Lasersintern aus Kupfermaterial.
Die Hülse 4 kann mit einem anderen Werkstoff als die Stromschiene 2 beschichtet sein, beispielsweise mit Silber oder Gold. Damit kann die Hülse 4 an spezielle Anwendungen angepasst werden, wie beispielsweise den Anschluss von Aluminiumleitern.
In einer Stromschienen 2 können Hülsen 4 mit unterschiedlichen Beschichtungen und Bauarten verbaut werden, um den Anschluss unterschiedlicher Leiter zu ermöglichen bzw. um unterschiedliche Anschlussbedingungen zu erfüllen. So können beispielsweise Kupfer- und Aluminiumleiter an einer gemeinsamen Stromschiene 2 jeweils mit einer hierfür ausgebildeten speziellen Hülse 4 ermöglicht werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Stromschiene 2 und/oder die Hülse 4 aus einer Kupferlegierung bestehen. Dabei können die Reaktionseigenschaften nach dem Verpressen der Hülse 4 in der Stromschiene 2 verbessert werden.

Claims

Federkraftklemmanschluss (1) mit einer Stromschiene (2), die eine Stromschienenebene aufspannt und eine Durchgangsöffnung (3) hat, und mit einer Klemmfeder (15),
gekennzeichnet durch
eine separate Hülse (4) mit einer Hülsenwand (5, 6, 7), die sich von einer Einmündung (E) zu einer Ausmündung (A) der Hülse (4) in eine Hülsenlängsrichtung erstreckt, wobei die separate Hülse (4) in Hülsenlängsrichtung quer zur Stromschienenebene in die Durchgangsöffnung (3) eingesetzt ist, wobei die Hülsenwand (5, 6, 7) eine äußere Umfangskontur hat, die im eingesteckten Zustand der Hülse (4) in die Durchgangsöffnung (3) an einer inneren Umfangskontur der Durchgangsöffnung (3) anliegt, und wobei die Hülse (4) mit der Stromschiene (2) verbunden ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) mit der Stromschiene (2) kraftschlüssig verbunden ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) mit der Stromschiene (2) verpresst ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) mit der Stromschiene (2) stoffschlüssig verbunden ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) mit der Stromschiene (2) formschlüssig verbunden ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hülse (4) über einen Bereich von mindestens 180° an dem Innenumfang der Durchgangsöffnung (3) entlang erstreckt.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) einen im Querschnitt U-förmigen Rahmen mit zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenwänden (6, 7) und einer die Schmalseitenwände (6, 7) verbindenden Längsseitenwand (5) bildet, wobei die Längsseitenwand (5) länger als jeweils eine der Schmalseitenwände (6, 7) ist.
Federkraftklemmanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) einen im Querschnitt rechteckförmigen Rahmen mit zwei sich gegenüberliegenden Schmalseitenwänden (6, 7) und die Schmalseitenwände (6, 7) miteinander verbindenden Längsseitenwände (5) bildet, wobei die Längsseitenwände (5) länger als jeweils eine der Schmalseitenwände (6, 7) sind.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schmalseitenwände (6, 7) eine von der Einmündung (E) an der Stromschienenebene zur Ausmündung (A) hin zu der gegenüberliegenden Schmalseitenwand (6, 7) gerichtete Neigung hat.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hülse (4) über einen Bereich von mindestens 360° an dem Umfang der Durchgangsöffnung (3) entlang erstreckt.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Umfangskontur der Hülse (4) über den gesamten Umfang der inneren Umfangskontur der Durchgangsöffnung (3) entspricht und die Hülse (4) über den gesamten Umfang an der Stromschiene (2) anliegt.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der vorergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (2) eine größere Wandstärke als die Wandstärke der Hülsenwand (5, 6, 7) hat.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenwand (5, 6, 7) in einem Abschnitt, der nicht zum Anklemmen des elektrischen Leiters durch die Klemmfeder (15) an die Hülsenwand (5, 6, 7) ausgebildet ist, einen sich in Hülsenlängsrichtung erstreckenden Trennschlitz (8) hat.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Trennschlitz (8) durchgehend von der Einmündung (E) zur Ausmündung (A) der Hülse erstreckt.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu der Durchgangsöffnung (3) eine Fixieröffnung (20) angeordnet ist, die mit einem Kanal (21) mit der Durchgangsöffnung (3) verbunden ist, und dass die Hülse (4) einen Fixiervorsprung (22) mit einer der Umfangskontur der Fixieröffnung (20) entsprechenden Fixierkontur hat, wobei der Fixiervorsprung (22) mit einem in den Kanal (21) einsetzbaren Steg (23) mit der Hülsenwand (5, 6, 7) verbunden ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Fixieröffnungen (20) an einer gemeinsamen Durchgangsöffnung (3) angeordnet sind und die Hülse (4) zwei sich gegenüberliegende und sich in entgegengesetzte Richtungen voneinander erstreckende Stege (23) mit daran angeformten Fixiervorsprüngen (22) hat.
Federkraftklemmanschluss (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (2) mehrteilig ist und durch Einstecken der Fixiervorsprünge (22) in eine jeweilige Fixieröffnung (20) und Verbindung mit dem jeweiligen Teil (2.1, 2.2, 2.3) der Stromschiene (2) an den Fixiervorsprüngen (22) eine integral mit der Hülse (4) zusammengefügte Stromschiene (2) gebildet ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) aus einem anderen Material als die Stromschiene (2) gebildet ist.
Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der Hülse (4) und/oder die Innenfläche der Stromschiene (2), welche die Durchgangsöffnung (3) begrenzt, eine geprägte Oberflächenstruktur hat.
Leiteranschlussklemme (11) mit einem Isolierstoffgehäuse (12) und einem Federkraftklemmanschluss (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in dem Isolierstoffgehäuse (12), wobei das Isolierstoffgehäuse (12) eine zur Einmündung (E) der Hülse (4) führende Leitereinstecköffnung hat.
Verfahren zur Herstellung eines Federkraftklemmanschlusses (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
- Ausstanzen oder Ausschneiden einer Durchgangsöffnung (3) in der Stromschiene (2);

- Umformen eines Blechhalbzeugs zur Bildung einer Hülse (4) mit einer Hülsenwand (5, 6, 7), die sich von einer Einmündung (E) zu einer Ausmündung (A) der Hülse (4) in eine Hülsenlängsrichtung erstreckt;

- Einsetzen der Hülse (4) in die Durchgangsöffnung (3) der Stromschiene (2) so, dass die Hülsenlängsrichtung quer zur Stromschiene (2) ausgerichtet ist; und

- Fügen der Hülse (4) mit der Stromschiene (2).
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen der Hülse (4) mit der Stromschiene (2) durch Einpassen, Verschweißen, Verlöten, Verrasten oder Verstemmen erfolgt.